JPH0215604B2 - - Google Patents

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JPH0215604B2
JPH0215604B2 JP59112347A JP11234784A JPH0215604B2 JP H0215604 B2 JPH0215604 B2 JP H0215604B2 JP 59112347 A JP59112347 A JP 59112347A JP 11234784 A JP11234784 A JP 11234784A JP H0215604 B2 JPH0215604 B2 JP H0215604B2
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JP
Japan
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less
ferrite
pearlite
cold forging
bainite
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JP59112347A
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Japanese (ja)
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Inventor
Takashi Matsumoto
Kimihiro Shibata
Masahide Ike
Katsunori Takada
Kenji Isogawa
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Daido Steel Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、機械構造用部品のうち、とくに冷間
鍛造により製造される部品に適用される機械構造
用部品の製造方法に関するものである。 (従来技術) 従来、冷間鍛造するのに使用される機械構造用
鋼としては、炭素鋼(SC)、クロム鋼(SCr)、
クロムモリブデン鋼(SCM)、ニツケルクロムモ
リブデン鋼(SNCM)などがあり、例えば自動
車の操舵、駆動機構ののシヤフト類には廉価な炭
素鋼が多用されている。この冷間鍛造は、熱間鍛
造に比較して加工精度が高く材料歩留りも良いた
め、近年は素材成形に占めるその割合が増加する
傾向にある。そして、一般に、冷間鍛造に供され
る炭素鋼に対しては、セメンタイトを球状化して
高い変形能を与えるために、球状化熱処理(SA
処理)が施される。 しかしながら、このような従来の冷間鍛造に使
用される機械構造用鋼を用いた機械構造用部品の
製造方法にあつては、球状化熱処理を行うために
A1変態点直上で1時間程度の均熱保持をしたの
ち、引き続きA1変態点直下へ10℃/hr程度の速
度で冷却することが必要とされ、球状化を行う際
の全熱処理理に10hr以上の時間が必要となつてい
たため、生産性が低いうえにエネルギー消費が膨
大なものになるという問題点があつた。 (発明の目的) 本発明は、このような従来の問題点に着目して
なされたもので、球状化熱処理のような長時間の
熱処理を必要とせず、しかも冷間鍛造の際におけ
る変形能が高く、冷間鍛造して製造される部品に
適した機械構造用部品の製造方法を提供すること
を目的としている。 (発明の構成) 本発明の第一発明による機械構造用部品の製造
方法は、重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:
1.5超過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜
1.3%を基本成分とし、必要に応じて、焼入性向
上元素としてNi:2%以下、Mo:0.5%以下の
うちの1種または2種、同じく必要に応じて、結
晶粒微細化元素としてAl:0.1%以下、Nb:0.3
%以下、Ta:0.3%以下、Ti:0.3%以下、Zr:
0.1%以下、N:0.03%以下のうちの1種または
2種以上を含有し、残部Feおよび不純物からな
り、フエライト−オーステナイト二相温度域から
空冷あるいはそれ以上の冷却速度で冷却し、微細
なすなわちより好ましくは結晶粒度番号6番以
上、特に好ましくは7番か8番以上の微細なフエ
ライト−パーライト、フエライト−パーライト−
ベイナイト、あるいはフエライト−ベイナイト組
織を有する鋼素材を用いて冷間鍛造により製造す
るようにしたことを特徴としており、同一の目的
を達成する第二発明による機械構造用部品の製造
方法は、重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:
1.5超過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜
1.3%を基本成分とし、必要に応じて、焼入性向
上元素としてNi:2%以下、Mo:0.5%以下の
うちの1種または2種、同じく必要に応じて、結
晶粒微細化元素としてAl:0.1%以下、Nb:0.3
%以下、Ta:0.3%以下、Ti:0.3%以下、Zr:
0.1%以下、N:0.03%以下のうちの1種または
2種以上を含有し、残部Feおよび不純物からな
り、冷間鍛造に先立つ素材圧延における仕上圧延
時にAr1変態点〜Ar3変態点+100℃の温度範囲で
少なくとも20%以上の圧下率を加えた後空冷また
はそれ以上の冷却速度だ冷却することによつて、
前記の熱処理材よりもさらに微細なフエライト−
パーライト、フエライト−パーライト−ベイナイ
ト、あるいはフエライト−ベイナイト組織を有す
る変態能のより一層の向上を図つた鋼素材を用い
て冷間鍛造により製造するようにしたことを特徴
としている。 次に、本発明に係る機械構造用部品の製造方法
において用いられる冷間鍛造用鋼の成分範囲(重
量%)の限定理由について説明する。 C:0.05〜0.2%未満 Cは、機械構造用部品としての強度、特に焼入
れ硬さを確保するために有効な元素であり、強度
を考慮して下限は0.05%とした。また、十分に広
いフエライト−オーステナイト二相の温度範囲を
安定して得るために0.2%未満を上限とした。 Si:1.5超過〜3% Siは、フエライト−オーステナイト二相の温度
範囲をより大きく広げるために有効な元素である
ので、1.5%超過の添加を必要とする。また、フ
エライト組織の強化にも有効な元素であるが、過
度の添加では変形抵抗の増大ならびに靭性の低下
を招くので、上限を3%とした。 Mn:1.0超過〜2% Mnは、溶製時において脱酸、脱硫に有効な元
素であると同時に、焼入れ硬さを確保するために
も有効な元素である。そして、より十分な脱酸、
脱硫効果を得ると同時に焼入性をより一層向上さ
せるために、下限を1.0%超過とした。しかし、
過度に添加すると冷間鍛造性を低下させるので、
上限を2%とした。 Cr:0.3〜1.3% Crは、焼入れ性を向上させるとともに黒鉛化
を防止するために有効な元素であり、このような
効果を得るために下限を0.3%とした。しかし、
靭性の低下を十分に考慮して上限を1.3%とした。 Ni:2%以下、Mo:0.5%以下のうちの1種ま
たは2種 Ni、Moは鍛造後の調質において焼入性をより
一層向上させて基地の強化をはかるのに有効な元
素であるので、必要に応じて上記基本成分に対し
てさらに添加するのもよいが、Ni含有量が2%
をこえ、Mo含有量が0.5%をこえると靭性が劣化
するので、Niは2%以下、Moは0.5%以下とし
た。 Al:0.1%以下、Nb:0.3%以下、Ta:0.3%以
下、Ti:0.3%以下、Zr:0.1%以下、N:0.03%
以下のうちの1種または2種以上 Al、Nb、Ta、Ti、Zr、Nは、炭窒化物の形
成により結晶粒を微細化し、冷間における変形態
を向上させるのに有効な元素であるので、必要に
応じてこれらの1種または2種以上を添加するの
も良い。しかし、Al含有量が0.1%をこえ、Nb含
有量が0.3%をこえ、Ta含有量が0.3%をこえ、
Ti含有量が0.3%をこえ、Zr含有量が0.1%をこえ
ると、炭窒化物が粗大化することにより、結晶粒
微細化効果がかえつて低下し、冷間における変形
能の低下を招くので、添加する場合はそれぞれ前
記した上限とする必要がある。また、N含有量が
0.03%をこえるとNのブローホールによつて鋼塊
または鋳片の健全性が損なわれるので、Nの上限
は0.03%とした。 そのほか、冷間における変形能を高めて冷間鍛
造性を向上させるために、[O]:0.003%以下、
S:0.02%以下に規制することも必要に応じて望
ましい。 そして、このような成分調整した鋼を、フエラ
イト−オーステナイト二相温度域から空冷または
それ以上の速度で冷却し、微細なフエライト−パ
ーライト、フエライト−パーライト−ベイナイ
ト、あるいはフエライト−ベイナイト組織とする
ことにより、冷間における変形能に著しく優れた
機械構造用鋼を得ることができ、これを素材とし
て、アウターレース、ハウジングシヤフトなどの
等速ジヨイント部品や、リヤスピンドル、アクス
ルシヤフトなどのアクスル部品を球状化熱処理を
施すことなく冷間鍛造によつて加工することによ
り機械構造用部品を製造することが可能となる。 また、前述のごとく成分調整した鋼を冷間鍛造
に先立つ素材圧延における仕上圧延時にAr1変態
点〜Ar3変態点+100℃の温度範囲で少なくとも
20%以上の圧下率を加えた後空冷またはそれ以上
の冷却速度で冷却することによつて、前記の熱処
理材よりも微細なフエライト−パーライト、フエ
ライト−パーライト−ベイナイト、あるいはパー
ライト−ベイナイト組織とすることにより、冷間
における変形能をさらに向上させることができ、
冷間鍛造用として著しく優れた特性の機械構造用
鋼とすることができ、この機械構造用鋼を冷間鍛
造することによつて、特性の優れた機械構造用部
品を製造することができる。ここで、冷間鍛造に
先立つ素材圧延における仕上圧延時にAr1変態点
〜Ar3変態点+100℃の温度範囲で少なくとも20
%以上の圧下率を加えることとしたのは、Ar3
態点+100℃よりも高い温度で圧延しても微細な
組織を得ることができず、冷間鍛造性がかえつて
改善されなくなるためであに、またAr1変態点よ
りも低い温度で圧延すると加工の影響が残り、同
様に冷間鍛造性が低下するためであり、さらに圧
下率を20%以上とすることによつて組織の微細化
をはかることができ、これにより冷間鍛造性を改
善することができるためであり、これよりも小さ
い圧下率ではほとんど効果がないためである。 実施例 1 第1表に示す化学成分の鋼を溶製したのち造塊
し、鍛造によつて直径32mmの丸棒を製作した。次
いで、各丸棒に対して925℃×1hr加熱空冷の条件
で焼ならしを施し、次に各焼ならし材を直径25mm
に旋削加工したのち、同じく第1表に示す加熱、
均熱保持温度で1hr保持したあと空冷処理を行つ
た。続いて、それぞれの処理材より第1図ないし
第3図に示すような上、下底面に円錐状孔1aを
有する円柱状V溝付圧縮試験片1(D=14mm、H
=21mm、θ=30゜、d1=0.8mm、R=0.15mm、α=
120゜、d2=0.57mm)を作製し、アムスラー試験機
に上下端面拘束ダイスを取り付けて圧縮試験を行
い、冷間鍛造により機械構造用部品を得る際の模
擬実験を行つた。そして、圧縮試験の際に、V溝
1b中にクラツクが発生したときの圧縮率を割れ
発生限界として変形能の評価を行つた。その結果
を炭素鋼S40C、S48Cの球状化熱処理材(SA)
の結果とともに同じく第1表に示す。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing mechanical structural parts, which is particularly applicable to parts manufactured by cold forging among mechanical structural parts. (Prior art) Conventionally, mechanical structural steels used for cold forging include carbon steel (SC), chrome steel (SCr),
There are chromium molybdenum steels (SCM) and nickel chrome molybdenum steels (SNCM).For example, inexpensive carbon steels are often used in the shafts of automobile steering and drive mechanisms. Cold forging has higher processing accuracy and better material yield than hot forging, so its proportion in forming materials has tended to increase in recent years. Generally, carbon steel subjected to cold forging is subjected to spheroidization heat treatment (SA) in order to spheroidize the cementite and give it high deformability.
processing) is applied. However, in the manufacturing method of machine structural parts using machine structural steel used in conventional cold forging, in order to perform spheroidizing heat treatment,
After soaking for about 1 hour just above the A 1 transformation point, it is necessary to continue cooling to just below the A 1 transformation point at a rate of about 10°C/hr. Since it required more than 10 hours, there were problems in that productivity was low and energy consumption was enormous. (Purpose of the Invention) The present invention has been made by focusing on such conventional problems, and does not require long-term heat treatment such as spheroidization heat treatment, and has low deformability during cold forging. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing mechanical structural parts that is expensive and suitable for parts manufactured by cold forging. (Structure of the Invention) The method for manufacturing mechanical structural parts according to the first invention of the present invention includes, in weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si:
Over 1.5 ~ 3%, Mn: over 1.0 ~ 2%, Cr: 0.3 ~
1.3% as a basic component, and if necessary, one or two of Ni: 2% or less and Mo: 0.5% or less as a hardenability improving element, and also as a grain refining element, if necessary. Al: 0.1% or less, Nb: 0.3
% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr:
N: 0.1% or less, N: 0.03% or less, and the remainder consists of Fe and impurities, and is cooled from the ferrite-austenite two-phase temperature range with air cooling or a cooling rate higher than that to form fine particles. That is, fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite, more preferably grain size number 6 or higher, particularly preferably grain size 7 or 8 or higher.
A method for manufacturing mechanical structural parts according to a second invention which achieves the same object is characterized in that the parts are manufactured by cold forging using a steel material having a bainite or ferrite-bainite structure. So, C: less than 0.05 to 0.2%, Si:
Over 1.5 ~ 3%, Mn: over 1.0 ~ 2%, Cr: 0.3 ~
1.3% as a basic component, and if necessary, one or two of Ni: 2% or less and Mo: 0.5% or less as a hardenability improving element, and also as a grain refining element, if necessary. Al: 0.1% or less, Nb: 0.3
% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr:
N: 0.1% or less, N: 0.03% or less, and the remainder consists of Fe and impurities, and when finished rolling in material rolling prior to cold forging, Ar 1 transformation point ~ Ar 3 transformation point + 100 By applying a reduction rate of at least 20% in the temperature range of °C and then cooling with air cooling or a higher cooling rate.
Even finer ferrite than the heat-treated material mentioned above.
It is characterized in that it is manufactured by cold forging using a steel material having a pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite structure with further improved transformation ability. Next, the reason for limiting the composition range (weight %) of the cold forging steel used in the method for manufacturing mechanical structural parts according to the present invention will be explained. C: 0.05% to less than 0.2% C is an effective element for ensuring strength as a mechanical structural component, especially quenching hardness, and the lower limit was set to 0.05% in consideration of strength. Further, in order to stably obtain a sufficiently wide temperature range of the ferrite-austenite two-phase, the upper limit was set to less than 0.2%. Si: Exceeding 1.5% to 3% Si is an effective element for widening the temperature range of the ferrite-austenite two-phase, so it is necessary to add more than 1.5%. Further, although it is an effective element for strengthening the ferrite structure, excessive addition causes an increase in deformation resistance and a decrease in toughness, so the upper limit was set at 3%. Mn: Exceeding 1.0 to 2% Mn is an effective element for deoxidizing and desulfurizing during melting, and is also an effective element for ensuring hardening hardness. and more sufficient deoxidation,
In order to obtain a desulfurization effect and at the same time further improve hardenability, the lower limit was set to exceed 1.0%. but,
Excessive addition will reduce cold forgeability, so
The upper limit was set at 2%. Cr: 0.3 to 1.3% Cr is an effective element for improving hardenability and preventing graphitization, and in order to obtain such effects, the lower limit was set to 0.3%. but,
The upper limit was set at 1.3%, taking into full consideration the decrease in toughness. One or two of Ni: 2% or less, Mo: 0.5% or less Ni and Mo are effective elements to further improve hardenability and strengthen the base during heat treatment after forging. Therefore, it is good to add more to the above basic ingredients if necessary, but if the Ni content is 2%
If the Mo content exceeds 0.5%, the toughness deteriorates, so Ni was set at 2% or less and Mo at 0.5% or less. Al: 0.1% or less, Nb: 0.3% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr: 0.1% or less, N: 0.03%
One or more of the following Al, Nb, Ta, Ti, Zr, and N are effective elements for refining crystal grains and improving cold deformation through the formation of carbonitrides. Therefore, one or more of these may be added as required. However, when the Al content exceeds 0.1%, the Nb content exceeds 0.3%, and the Ta content exceeds 0.3%,
If the Ti content exceeds 0.3% and the Zr content exceeds 0.1%, the carbonitrides will become coarser, which will reduce the grain refining effect and cause a decrease in cold deformability. , when added, it is necessary to keep the above-mentioned upper limit. In addition, the N content
If it exceeds 0.03%, the integrity of the steel ingot or slab will be damaged by N blowholes, so the upper limit of N was set at 0.03%. In addition, in order to increase cold deformability and improve cold forgeability, [O]: 0.003% or less,
S: It is desirable to regulate it to 0.02% or less as necessary. Then, the steel whose composition has been adjusted in this manner is cooled from the ferrite-austenite two-phase temperature range by air cooling or at a higher rate to form a fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite structure. , it is possible to obtain a mechanical structural steel with outstanding cold deformability, which can be used to make constant velocity joint parts such as outer races and housing shafts, and axle parts such as rear spindles and axle shafts into spherical shapes. Machine structural parts can be manufactured by cold forging without heat treatment. In addition, when the steel whose composition has been adjusted as described above is finished rolled in the material rolling process prior to cold forging, the temperature range from Ar 1 transformation point to Ar 3 transformation point + 100℃ is at least 100℃.
By applying a reduction rate of 20% or more and then cooling with air cooling or a cooling rate higher than that, a finer ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or pearlite-bainite structure than the above-mentioned heat-treated material is created. By this, the deformability in cold can be further improved,
A mechanical structural steel with extremely excellent properties can be obtained for cold forging, and by cold forging this mechanical structural steel, mechanical structural parts with excellent properties can be manufactured. Here , during finish rolling in material rolling prior to cold forging, at least 20
The reason why we decided to apply a reduction rate of % or more is because even if we roll at a temperature higher than the Ar 3 transformation point + 100°C, we will not be able to obtain a fine structure and the cold forgeability will not be improved. Furthermore, if rolling is performed at a temperature lower than the Ar 1 transformation point, the effects of processing remain and cold forgeability similarly decreases, and furthermore, by setting the reduction rate to 20% or more, the fineness of the structure is improved. This is because it is possible to improve the cold forgeability, and a reduction ratio smaller than this has almost no effect. Example 1 Steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted and ingot-formed, and a round bar with a diameter of 32 mm was manufactured by forging. Next, each round bar was normalized under the conditions of heating and air cooling at 925°C for 1 hour, and then each normalized material was heated to 25 mm in diameter.
After turning, heating as shown in Table 1,
After being held at the soaking temperature for 1 hour, air cooling was performed. Next, from each treated material, a cylindrical V-grooved compression test piece 1 (D=14 mm, H
=21mm, θ=30°, d 1 =0.8mm, R=0.15mm, α=
120°, d 2 = 0.57 mm), and a compression test was performed using an Amsler testing machine with upper and lower end face constraint dies attached to simulate the production of mechanical structural parts by cold forging. Then, during the compression test, the deformability was evaluated using the compression ratio at which a crack occurred in the V-groove 1b as the crack generation limit. The results are spheroidized heat-treated carbon steel S40C and S48C (SA).
The results are also shown in Table 1.

【表】 第1表に示すように、化学成分がこの発明の範
囲内にある鋼種はいずれもフエライト−オーステ
ナイト二相温度域からの空冷により微細なフエラ
イト−パーライト組織となり、S40C、S48Cを上
回る変形能を示した。また、Si含有量が多すぎる
No.5およびCr含有量が多すぎるNo.7はこれより
も変形能が低いという結果になつた。 実施例 2 次に、第1表に示す鋼種のうちNo.1(S40C)、
No.2(S48C)およびNo.3〜5、8〜10について、
実施例1と同じ条件の焼ならし材を直径25mmに加
工した後、第2表に示す焼入れ温度で1hr加熱し
たのち油冷する焼入れを行い、次いでNo.3〜5、
8〜10の鋼に対しては170℃に1hr加熱したのち空
冷する焼もどしを行い、No.1、No.2に対しては
600℃に1hr加熱したのち急冷する焼もどしを行つ
たのち硬さ測定、引張試験および衝撃試験を行つ
た。このとき、硬さ測定はロツクウエルCスケー
ルで行い、引張試験はJIS4号試験片(縮小サイ
ズ)を用いて行い、衝撃試験はJIS3号シヤルピー
試験片を用いて行つた。これらの結果をNo.1
(S40C)、No.2(S48C)の調質材の結果と共に同
じく第2表に示す。
[Table] As shown in Table 1, all steel types whose chemical composition falls within the scope of this invention develop a fine ferrite-pearlite structure by air cooling from the ferrite-austenite two-phase temperature range, and deformation exceeds that of S40C and S48C. showed ability. Also, the Si content is too high
No. 5 and No. 7, which had an excessively high Cr content, had lower deformability than this. Example 2 Next, among the steel types shown in Table 1, No. 1 (S40C),
Regarding No. 2 (S48C) and No. 3-5, 8-10,
After processing the normalized material under the same conditions as in Example 1 to a diameter of 25 mm, it was heated at the quenching temperature shown in Table 2 for 1 hour and then oil-cooled.
Steel No. 8 to No. 10 is tempered by heating to 170℃ for 1 hour and then air cooling, and No. 1 and No. 2 are tempered.
After tempering, which involves heating to 600°C for 1 hour and then rapidly cooling, hardness measurements, tensile tests, and impact tests were performed. At this time, the hardness was measured using a Rockwell C scale, the tensile test was performed using a JIS No. 4 test piece (reduced size), and the impact test was performed using a JIS No. 3 Sharpie test piece. These results are No.1
(S40C) and No. 2 (S48C) are shown in Table 2 together with the results of the tempered materials.

【表】【table】

【表】 この実施例においては焼入れ温度が二相温度域
であるため、焼入れ組織は微細なフエライト−マ
ルテンサイトあるいはベイナイトとなり、この発
明による鋼種No.3、4、8〜10では、引張強度、
衝撃値ともにS40C、S48Cの調質材を上回つた。
しかし、Siが3%をこえるNo.5においては衝撃値
がS40C、S48Cの調質材を下回つた。 実施例 3 次に、第1表に示すこの発明によるNo.8〜10鋼
に対し、第3表に示したフエライト−オーステナ
イト二相温度域からの塩浴処理を施し、実施例1
の場合と同様の試験片による圧縮試験を行つて割
れ発生限界を測定した。その結果を同じく第3表
に示す。
[Table] In this example, the quenching temperature is in the two-phase temperature range, so the quenching structure becomes fine ferrite-martensite or bainite.
Both impact values exceeded S40C and S48C tempered materials.
However, in No. 5 with Si exceeding 3%, the impact value was lower than that of S40C and S48C tempered materials. Example 3 Next, No. 8 to No. 10 steels according to the present invention shown in Table 1 were subjected to salt bath treatment in the ferrite-austenite two-phase temperature range shown in Table 3.
A compression test was carried out using the same test piece as in the case of , and the crack generation limit was measured. The results are also shown in Table 3.

【表】 第3表に示すように、この実施例における処理
によつて、この発明の3鋼種(N6〜8)は微細
なフエライト−ベイナイト組織となり、いずれも
炭素鋼SA処理材と同等以上の変形能を示した。 実施例 4 次に、第1表に示すこの発明によるNo.4、10鋼
の直径27.1mm、29.9mm、32.3mmの丸棒材に対し、
第4表に示す圧延温度および圧下率で圧延を施し
て直径を25mmとした後、実施例1と同様の試験片
を作製して圧縮試験を行うことにより割れ発生限
界を測定した。その結果を同じく第4表に示す。
[Table] As shown in Table 3, by the treatment in this example, the three steel types (N6 to 8) of this invention have a fine ferrite-bainite structure, which is equivalent to or higher than that of carbon steel SA-treated material. It showed deformability. Example 4 Next, for No. 4 and No. 10 steel round bars with diameters of 27.1 mm, 29.9 mm, and 32.3 mm according to the present invention shown in Table 1,
After rolling to a diameter of 25 mm at the rolling temperature and reduction ratio shown in Table 4, test pieces similar to those in Example 1 were prepared and subjected to a compression test to determine the limit of crack occurrence. The results are also shown in Table 4.

【表】 第4表に示すように、素材圧延における仕上圧
延時にAr1変態点〜Ar3変態点+100℃の温度範囲
で20%以上の圧下率を加えた場合に、その後の冷
間塑性加工における割れ発生限界が大きくなり、
冷間塑性加工性を向上させることができることが
確かめられた。 (発明の効果) 以上説明してきたように、本発明による機械構
造用部品の製造方法は、重量%で、C:0.05〜
0.2%未満、Si:1.5超過〜3%、Mn:1.0超過〜
2%、Cr:0.3〜1.3%を基本成分とし、必要に応
じて、Ni:2%以下、Mo:0.5%以下のうちの
1種または2種、同じく必要に応じて、Al:0.1
%以下、Nb:0.3%以下、Ta:0.3%以下、Ti:
0.3%以下、Zr:0.1%以下、N:0.03%以下のう
ちの1種または2種以上を含有し、残部Feおよ
び不純物からなり、フエライト−オーステナイト
二相温度域からの空冷あるいはそれ以上の冷却速
度での冷却を行うことにより、もしくは、冷間鍛
造に先立つ素材圧延における仕上圧延時にAr1
態点〜Ar3変態点+100℃の温度範囲で少なくと
も20%以上の圧下率の加えた後空冷またはそれ以
上の冷却速度での冷却を行うことにより、フエラ
イト−パーライト、フエライト−パーライト−ベ
イナイト、あるいはフエライト−ベイナイトの微
細組織を有する鋼素材を用いて冷間鍛造により機
械構造用部品を製造するようにしたものであるこ
とから、冷間鍛造の際において高い変形能が得ら
れ、しがつて従来のような処理時間が長くかつ莫
大なエネルギーを必要とする球状化熱処理を施す
ことなく、冷間鍛造の際における変形能が著しく
良好であつて冷間鍛造性にすぐれたものであり、
アウターレース、ハウジングシヤフトなどの等速
ジヨイント部品や、リヤスピンドル、アクスルシ
ヤフトなどのアクスル部品などの各種機械構造用
部品の冷間鍛造による製造が容易に可能であり、
寸法精度が高く歩留りが良好である冷間鍛造の各
種機械構造用部品への適用範囲を著しく拡大する
ことができるという非常に優れた効果が得られ
る。
[Table] As shown in Table 4, when a reduction rate of 20% or more is applied in the temperature range of Ar 1 transformation point to Ar 3 transformation point + 100°C during finish rolling in material rolling, subsequent cold plastic working The crack occurrence limit becomes larger in
It was confirmed that cold plastic workability could be improved. (Effects of the Invention) As explained above, the method for manufacturing mechanical structural parts according to the present invention has C: 0.05 to 0.05 in weight%.
Less than 0.2%, Si: over 1.5 ~ 3%, Mn: over 1.0 ~
2%, Cr: 0.3 to 1.3% as a basic component, as necessary, one or two of Ni: 2% or less, Mo: 0.5% or less, Al: 0.1
% or less, Nb: 0.3% or less, Ta: 0.3% or less, Ti:
Contains one or more of the following: 0.3% or less, Zr: 0.1% or less, N: 0.03% or less, with the balance consisting of Fe and impurities, and is cooled by air cooling or higher from the ferrite-austenite two-phase temperature range. By cooling at a high speed, or by applying a reduction rate of at least 20% in the temperature range of Ar 1 transformation point to Ar 3 transformation point + 100℃ during finish rolling in material rolling prior to cold forging, or after applying air cooling or By performing cooling at a cooling rate higher than that, mechanical structural parts can be manufactured by cold forging using steel materials with microstructures of ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite. As a result, high deformability can be obtained during cold forging, and cold forging can be performed without performing spheroidizing heat treatment, which takes a long time and requires a huge amount of energy. It has extremely good deformability and excellent cold forging properties during
It is easy to manufacture various mechanical structural parts such as constant velocity joint parts such as outer races and housing shafts, and axle parts such as rear spindles and axle shafts by cold forging.
A very excellent effect can be obtained in that the scope of application of cold forging to various mechanical structural parts, which has high dimensional accuracy and good yield, can be significantly expanded.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図および第3図は本発明の実施例
において使用した圧縮試験片の各々全体説明図、
V溝部拡大説明図、センター孔部拡大説明図であ
る。
1, 2 and 3 are overall explanatory views of compression test pieces used in the examples of the present invention,
They are an enlarged explanatory view of a V groove part and an enlarged explanatory view of a center hole part.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、残部Feおよび不純物からなり、
フエライト−オーステナイト二相温度域から空冷
またはそれ以上の冷却速度で冷却し、微細なフエ
ライト−パーライト、フエライト−パーライト−
ベイナイト、あるいはフエライト−ベイナイト組
織を有する鋼素材を用いて冷間鍛造により製造す
ることを特徴とする機械構造用部品の製造方法。 2 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:03〜1.3%
を基本成分とし、Ni:2%以下、Mo:0.5%以
下のうちの1種または2種を含有し、残部Feお
よび不純物からなり、フエライト−オーステナイ
ト二相温度域から空冷またはそれ以上の冷却速度
で冷却し、微細なフエライト−パーライト、フエ
ライト−パーライト−ベイナイト、あるいはフエ
ライト−ベイナイト組織を有する鋼素材を用いて
冷間鍛造により製造することを特徴とする機械構
造用部品の製造方法。 3 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、Al:0.1%以下、Nb:0.3%以
下、Ta:0.3%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.1%
以下、N:0.03%以下のうちの1種または2種以
上を含有し、残部Feおよび不純物からなり、フ
エライト−オーステナイト二相温度域から空冷ま
たはそれ以上の冷却速度で冷却し、微細なフエラ
イト−パーライト、フエライト−パーライト−ベ
イナイト、あるいはフエライト−ベイナイト組織
を有する鋼素材を用いて冷間鍛造により製造する
ことを特徴とする機械構造用部品の製造方法。 4 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、Ni:2%以下、Mo:0.5%以
下のうちの1種または2種、Al:0.1%以下、
Nb:0.3%以下、Ta:0.3%以下、Ti:0.3%以
下、Zr:0.1%以下、N:0.03%以下のうちの1
種または2種以上を含有し、残部Feおよび不純
物からなり、フエライト−オーステナイト二相温
度域から空冷またはそれ以上の冷却速度で冷却
し、微細なフエライト−パーライト、フエライト
−パーライト−ベイナイト、あるいはフエライト
−ベイナイト組織を有する鋼素材を用いて冷間鍛
造により製造することを特徴とする機械構造用部
品の製造方法。 5 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、残部Feおよび不純物からなり、
冷間鍛造に先立つ素材圧延における仕上圧延時
に、Ar1変態点〜Ar3変態点+100℃の温度範囲で
少なくとも20%以上の圧下率を加えた後、空冷ま
たはそれ以上の冷却速度で冷却し、微細なフエラ
イト−パーライト、フエライト−パーライト−ベ
イナイト、あるいはフエライト−ベイナイト組織
を有する鋼素材を用いて冷間鍛造により製造する
ことを特徴とする機械構造用部品の製造方法。 6 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、Ni:2%以下、Mo:0.5%以
下のうちの1種または2種を含有し、残部Feお
よび不純物からなり、冷間鍛造に先立つ素材圧延
における仕上圧延時に、Ar1変態点〜Ar3変態点
+100℃の温度範囲で少なくとも20%以上の圧下
率を加えた後、空冷またはそれ以上の冷却速度で
冷却し、微細なフエライト−パーライト、フエラ
イト−パーライト−ベイナイト、あるいはフエラ
イト−ベイナイト組織を有する鋼素材を用いて冷
間鍛造により製造することを特徴とする機械構造
用部品の製造方法。 7 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、Al:0.1%以下、Nb:0.3%以
下、Ta:0.3%以下、Ti:0.3%以下、Zr:0.1%
以下、N:0.03%以下のうちの1種または2種以
上を含有し、残部Feおよび不純物からなり、冷
間鍛造に先立つ素材圧延における仕上圧延時に、
Ar1変態点〜Ar3変態点+100℃の温度範囲で少な
くとも20%以上の圧下率を加えた後、空冷または
それ以上の冷却速度で冷却し、微細なフエライト
−パーライト、フエライト−パーライト−ベイナ
イト、あるいはフエライト−ベイナイト組織を有
する鋼素材を用いて冷間鍛造により製造すること
を特徴とする機械構造用部品の製造方法。 8 重量%で、C:0.05〜0.2%未満、Si:1.5超
過〜3%、Mn:1.0超過〜2%、Cr:0.3〜1.3%
を基本成分とし、Ni:2%以下、Mo:0.5%以
下のうちの1種または2種、Al:0.1%以下、
Nb:0.3%以下、Ta:0.3%以下、Ti:0.3%以
下、Zr:0.1%以下、N:0.03%以下のうちの1
種または2種以上を含有し、残部Feおよび不純
物からなり、冷間鍛造に先立つ素材圧延における
仕上圧延時に、Ar1変態点〜Ar3変態点+100℃の
温度範囲で少なくとも20%以上の圧下率を加えた
後、空冷またはそれ以上の冷却速度で冷却し、微
細なフエライト−パーライト、フエライト−パー
ライト−ベイナイト、あるいはフエライト−ベイ
ナイト組織を有する鋼素材を用いて冷間鍛造によ
り製造することを特徴とする機械構造用部品の製
造方法。
[Claims] 1% by weight: C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%.
is the basic component, with the remainder consisting of Fe and impurities,
By cooling from the ferrite-austenite two-phase temperature range with air cooling or a cooling rate higher than that, fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-
1. A method for manufacturing mechanical structural parts, characterized in that they are manufactured by cold forging using a steel material having a bainite or ferrite-bainite structure. 2 In weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 03 to 1.3%
Contains one or two of the following: Ni: 2% or less, Mo: 0.5% or less, the balance is Fe and impurities, and the cooling rate is air cooling or higher from the ferrite-austenite two-phase temperature range. 1. A method for manufacturing mechanical structural parts, which comprises manufacturing by cold forging using a steel material having a fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite structure. 3 In weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%
The basic components are Al: 0.1% or less, Nb: 0.3% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr: 0.1%
Hereinafter, N: Contains one or more of 0.03% or less, the balance is Fe and impurities, and is cooled from the ferrite-austenite two-phase temperature range by air cooling or a cooling rate higher than that, and fine ferrite- 1. A method for manufacturing mechanical structural parts, characterized in that the parts are manufactured by cold forging using a steel material having a pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite structure. 4 In weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%
are the basic components, Ni: 2% or less, Mo: 0.5% or less, one or two of them, Al: 0.1% or less,
One of the following: Nb: 0.3% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr: 0.1% or less, N: 0.03% or less
The balance consists of Fe and impurities, and is cooled from the ferrite-austenite two-phase temperature range with air cooling or a cooling rate higher than that to produce fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite- 1. A method for manufacturing mechanical structural parts, characterized in that the parts are manufactured by cold forging using a steel material having a bainite structure. 5 In weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%
is the basic component, with the remainder consisting of Fe and impurities,
During finish rolling in material rolling prior to cold forging, a reduction rate of at least 20% is applied in the temperature range of Ar 1 transformation point to Ar 3 transformation point + 100 ° C, and then cooled with air cooling or a cooling rate higher than that, 1. A method for manufacturing mechanical structural parts, which comprises manufacturing by cold forging using a steel material having a fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite structure. 6 In weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%
Contains one or two of the following: Ni: 2% or less, Mo: 0.5% or less, and the remainder consists of Fe and impurities, which undergoes Ar 1 transformation during finish rolling in material rolling prior to cold forging. After applying a reduction rate of at least 20% in the temperature range from point to Ar 3 transformation point + 100℃, cooling with air cooling or a higher cooling rate to form fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite- 1. A method for manufacturing mechanical structural parts, characterized in that the parts are manufactured by cold forging using a steel material having a bainite structure. 7 In weight%, C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%
The basic components are Al: 0.1% or less, Nb: 0.3% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr: 0.1%
Contains one or more of the following: N: 0.03% or less, with the balance consisting of Fe and impurities, during finish rolling in material rolling prior to cold forging,
After applying a reduction rate of at least 20% in the temperature range of Ar 1 transformation point to Ar 3 transformation point + 100℃, cooling with air cooling or a cooling rate higher than that, fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, Alternatively, a method for manufacturing mechanical structural parts, characterized in that they are manufactured by cold forging using a steel material having a ferrite-bainite structure. 8 Weight%: C: 0.05 to less than 0.2%, Si: more than 1.5 to 3%, Mn: more than 1.0 to 2%, Cr: 0.3 to 1.3%
are the basic components, Ni: 2% or less, Mo: 0.5% or less, one or two of them, Al: 0.1% or less,
One of the following: Nb: 0.3% or less, Ta: 0.3% or less, Ti: 0.3% or less, Zr: 0.1% or less, N: 0.03% or less
A reduction rate of at least 20% in the temperature range of Ar 1 transformation point to Ar 3 transformation point + 100°C during finish rolling in material rolling prior to cold forging. is added, then cooled with air cooling or a cooling rate higher than that, and manufactured by cold forging using a steel material having a fine ferrite-pearlite, ferrite-pearlite-bainite, or ferrite-bainite structure. A method for manufacturing mechanical structural parts.
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